云计算的特点：解析《云计算原理与技术》

1.云计算的特点

在云计算时代会出现越来越多的基于互联网的服务，这些服务丰富多样、功能强大，可以随时随地接入，用户无须购买、下载和安装任何客户端，使用浏览器即可轻松访问各种服务，也无须为软件的升级和病毒的感染操心。用户可以将文档等数据放在“云”中共享和协作，如共同编辑同一文章，通过严格的权限管理机制来确保协作在安全的环境下进行。

企业用户可以利用云技术优化现有的IT服务，使现有的IT服务更可靠、更自动化，可以将企业的IT服务整体迁移到“云”上，使企业卸下维护IT服务的重担，专注于主营业务。

个人用户使用的服务运行在“云”端，本地计算需求比较少，不需要不断地升级计算机的配置或购买昂贵的计算机，只需要一个可以上网的智能终端，如手机和上网平板本等。互联网服务是按需使用的，无须在初期购置价格不菲的软件客户端。企业用户除了可以利用先进的云技术来降低企业IT初期的投资成本和后期的维护成本之外，还可以通过将IT服务外包或整体迁移到外部的“云”中来削减IT部门的规模，使公司成本的结构更完善。

云计算具有如下特点。

(1)超大规模。大多数云计算中心都具有相当的规模，Google云计算中心拥有几百万台服务器，而Amazon、IBM、微软、Yahoo等企业拥有的云计算规模也毫不逊色，云计算中心通过整合和管理数量庞大的计算机集群，赋予用户前所未有的计算和存储能力。

(2)抽象化。云计算支持用户在任意位置使用各种终端获取应用服务，所请求的资源来自“云”，而不是有形的实体。应用在“云”中某处运行，用户不需要了解应用运行的具体位置，有效地简化了应用的使用。

(3)高可靠性。云计算中心在软硬件层面采用数据多副本容错、心跳检测和计算节点同构可互换等措施来保障服务的可靠性，在能源、制冷和网络连接等设施方面采用冗余设计，进一步确保服务的可靠性。

(4)通用性。云计算中心很少为特定的应用存在，但支持业界大多数的主流应用。一个“云”可以支撑多个不同类型的应用同时运行，并保证这些服务的运行质量。

(5)高可扩展性。用户所使用的“云”资源可以根据其应用的需要进行调整和动态伸缩，加上云计算中心的超大规模，“云”能够有效地满足应用和用户大规模增长的需要。

(6)按需服务。“云”是一个庞大的资源池，用户可以按需购买，就像自来水、电和煤气等根据用户的使用量计费，不需要任何软硬件和设施等的前期投入。

(7)花费低。云计算中心规模巨大，能够带来经济性和提升资源利用率，并且“云” 大多采用通用的X86节点构建，用户可以充分地享受云计算所带来的低成本优势。

(8)自动化。在“云”中，应用、服务、资源的部署和软硬件的管理主要通过自动化的方式执行和管理，极大地降低了云计算中心的人力成本。

(9)节能环保。云计算技术将分散在低利用率服务器上的工作负载整合到“云”中，提升资源的使用效率。“云”由专业的管理团队运行和维护，其电源使用效率(Power Usage Effectiveness，PUE)值比普通企业的数据中心低，如Google数据中心的PUE值在1.2左右，而常见的PUE范围是2～3。“云”建设在水电厂等清洁能源附近，既可以节省能源开支，又可以保护环境。

(10)完善的运维机制。“云”是由专业的团队来帮用户管理信息，由先进的数据中心帮用户保存数据的。同时，严格的权限管理策略可以保证数据的安全。

2.云计算的性能

云计算系统必须具备按需自动服务、广泛的网络访问、资源池化、快速弹性伸缩能力、计量服务5大基本要素。

(1)按需自动服务指客户可以定制计算机资源，而不需要云服务提供商插手。

(2)广泛的网络访问指使用标准方法确保全网范围客户可以访问云端的资源，并为各种类型的用户提供相对独立的访问，包括异种操作系统的混合，以及“胖”客户机、“瘦” 客户机，如笔记本、移动电话和掌上电脑(Personal Digital Assistant，PDA)。

(3)资源池化指云服务提供商创造池化在一个支持多租户共享系统中的资源，资源在物理上分布多个位置，当计算需要时作为虚拟件，按需动态分配或重新分配。资源池化的本质是隐藏虚拟机、进程、内存、存储、网络带宽和连接等抽象概念。

(4)快速弹性伸缩能力指资源可以被快速、弹性地分配，自动满足云计算自助服务特征需求，对用户表现为一个能够提供按需付费的大规模动态资源池。为了提供伸缩能力，需要考虑开发和实现松耦合服务。这些服务的伸缩性彼此之间相互独立，不依赖其他的伸缩能力。

(5)计量服务指云系统资源的运用是被计量、通过审核的，并基于仪表系统向客户报告。可以对客户基于一个已知的度量方法收费，如存储空间的使用量、事务数量、网络吞吐量或带宽占用、处理能力的能源消耗量。计量服务基于服务的等级对客户收费。

除了以上的5个核心特性，云计算系统还具有以下优势。

(1)更低的成本:云网络运行的高效率和高利用率，使其成本显著下降。(www.xing528.com)

(2)易于使用:根据服务类型，云计算系统不需要硬件或软件许可也可能实施服务。

(3)服务的质量:按合同规定从供应商处获得服务质量。

(4)可靠性:云计算网络的规模以及提供负载均衡和故障转移的能力使它们高度可靠，通常比在一个组织内所能做到的要可靠。

(5)外包IT管理:云计算部署可以将计算机基础设施的管理外包，缩减人工成本。

(6)简化维护和升级:云计算系统是集中管理的，容易集中打补丁和升级，可以保证用户总是使用最新版本的软件。

(7)低准入障碍:前期资本支出大大减少。

3.云计算的局限性

1)事件和任务必须可切分

使用云计算技术获得明显的性能或效率提升的前提条件是，所针对的问题、事件或任务必须可进行切分。

云计算平台解决问题的根本方法之一，是将负载进行平衡，即实现任务在计算资源上的分工。从管理的角度理解，分工是把组织目标进行分解，使组织的各个层次、部门和个人了解自己在实现组织目标中应承担的工作职责。

云计算进行负载均衡的方法有两种:横向切分和竖向切分。

(1)横向切分。

横向切分是指同一工作量的分解，通过增加同工节点的数量共同完成任务。当面对多任务压力时，人们通常会将任务分摊到多个个体。例如，银行有多个窗口提供服务，大型超市有多个结账台完成结算。云计算将信息处理所面临的负载压力切分到多个节点上进行并行处理。因此，当一台服务器难以承受100万的Web并发访问请求压力时，可以考虑将其分摊到10台机器上同时处理，每台机器只需应对10万的访问请求，解决请求时的排队问题，大大加快处理速度。

(2)纵向切分。

纵向切分是指工作流程的切分，一个任务的处理在流程上进行切分，在结果上聚合。例如，对于一个零件生产厂商来说，在生产螺丝和螺帽的套件时，按照实际的生产条件，可以选择一条生产线按顺序生产螺丝、螺帽后进行装配，也可以选择两条生产线同时生产螺丝和螺帽，再以另外一条生产线进行组装。在标准时间内第二种生产方式的效率更高。同样，一些计算任务或网站业务如果在执行流程上可以被分解成不同的过程并行处理，就可以使用云计算技术分配不同的资源并行完成，再将结果整合。

由此可以得出两条结论:

①当工作量或工作流程无法进行切分即并行处理时，使用云计算不会有明显的性能改善；

②云计算技术用于解决处理问题时产生的排队问题，而非提高个体处理问题的速度。

假设每名顾客在银行办理业务的时间相等，增开服务窗口可以将排队等待的顾客转移到其他窗口同时办理，以加快整体办理速度，但最高速度不会快于单个顾客办理业务的时间(如果要缩短这个时间，就要通过提高银行人员的办事效率、缩短业务的流程等方式实现)。

2)云计算无法解决“原子”操作的时延问题

如果一个操作不可分割，在执行完成之前不会被任何其他任务或事件中断，则可称为“原子”操作。云计算技术针对“原子”操作，用于解决吞吐量(Throughput)的问题，而非时延(Latency)问题。

多数网站处理速度慢是因为服务器的能力不足造成服务请求的排队。在这种情况下，通过云计算的负载均衡技术可以将单个服务器的压力进行分摊，从而加快处理速度，提高服务性能。但是，如果网站服务器处理单个请求的速度很慢，就不能只靠云计算来解决问题，还需要综合考虑其他因素。